(57)【要約】【課題】  手動装填であっても、自動装填であっても焼尽性容器の強度を向上させることなしに、弾丸と同時装填が可能な発射装薬を提供する。【解決手段】  複数の単位装薬と、該複数の単位装薬の一方端面側に配置された基底装薬と、他方端面側に配置されたキャップと、複数の点火孔を有する筒状の支持体とからなる発射装薬であって、単位装薬は焼尽性容器中に発射薬を収容したものであり、基底装薬は金属薬莢内の焼尽性容器中に発射薬を収容したものであり、支持体は点火手段を内蔵し、かつ該キャップ、複数の単位装薬および基底装薬を連通するように設けられてなる発射装薬。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位装薬と、該複数の単位装薬の一方端面側に配置された基底装薬と、他方端面側に配置されたキャップと、複数の点火孔を有する筒状の支持体とからなる発射装薬であって、単位装薬は焼尽性容器中に発射薬を収容したものであり、基底装薬は金属薬莢内の焼尽性容器中に発射薬を収容したものであり、支持体は点火手段を内蔵し、かつ該キャップ、複数の単位装薬および基底装薬を連通するように設けられてなる発射装薬。
【請求項２】
点火孔の間隔が単位装薬の長さより短いことを特徴とする請求項１記載の発射装薬。
【請求項３】
複数の単位装薬を構成する各単位装薬の形状および重量がほぼ同一であることを特徴とする請求項１または２のいずれか記載の発射装薬。
【請求項４】
基底装薬内の発射薬の燃焼速度が、単位装薬内の発射薬の燃焼速度より大であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発射装薬。  
【請求項５】
キャップが砲身焼食低減剤を含んでなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発射装薬。
【請求項６】
点火手段が点火薬による着火方式またはプラズマによる着火方式であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発射装薬。
【請求項７】
トレー上に弾丸と請求項１〜６のいずれか１項に記載の発射装薬とを乗せ、移動手段により弾丸および発射装薬を同時に砲の薬室に装填することを特徴とする砲への装填方法。
【請求項８】
移動手段が装填用の押し棒であることを特徴とする請求項７に記載の砲への装填方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発射装薬を用い、支持体の点火孔の少なくとも１個以上が各単位装薬および基底装薬の中心軸側に配置されていることによる点火の安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野戦砲用、特にりゅう弾砲を主とする火砲用の分離装填方式に使われる発射装薬、砲への装填方法および点火の安定化方法に関する。
ここで分離装填方式とは、薬莢に弾丸が固定されていない場合の砲への装填方式をいう。
【背景技術】
【０００２】
近年、野戦砲用発射装薬として、形状が同一の単位装薬（モジュールとも呼ばれる）を用いて、標的までの距離に応じてこの単位装薬の個数を変える発射システムが提案されている。
このシステムに用いられる単位装薬として図８に示されるような、焼尽性容器２７内に発射薬２９が収容され、容器の中心軸７上に点火通路３０を有し、この点火通路と焼尽性容器とが接する壁に点火薬２８が設けられた単位装薬２６が知られている（例えば特許文献１参照）。
この単位装薬を複数個組み合わせて砲の薬室内へ装填する際、各単位装薬の形状が同じであるためにどちら向きにも装填できる点で、装填作業性に優れるという特徴がある。
【０００３】
しかしながら、各単位装薬の点火通路側に点火薬をそれぞれ配置しなければならないために複雑な組立工程が必要となる上に、製造コストが高くなる。
また砲の薬室内にこの単位装薬と弾丸を同時に装填しようとすると、即ち、単位装薬側から装填用の押し棒により単位装薬を介して弾丸を押し出すと、単位装薬の容器を構成する焼尽性容器に負荷がかかり、容器が破損する恐れがあった。そのために弾丸と発射装薬を別々に装填用の押し棒を用いて装填することが行われていた。
さらに単位装薬を複数個、砲内に装填する場合、撃発火管（図では省略）と単位装薬との間や単位装薬間に隙間ができると、点火時に単位装薬間で点火遅れ時間の増大や着火時間の不均一化がおこり、また差圧による異常腔圧も発生し、ひいては射撃性能に影響を与える懸念もあった。
【０００４】
また、単位装薬間に隙間や空隙ができないようにするために単位装薬間を連結するプラグ型連結部材を使用する方法も知られている（例えば特許文献２参照）。
また、単位装薬の一方の端面を雄型に成形すると同時に他方の端面を雌型に成形し、雄型と雌型の嵌合により複数の単位装薬を連結することも知られている（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
しかしながら、プラグ型連結部材を用いる場合、端面同士の嵌合により連結する場合のいずれにおいても、弾丸と同時に発射装薬を砲の薬室に装填する場合には、負荷が発射装薬の容器にかかるために、相変わらず容器が破損する恐れがあった。
容器が破損しないように容器の強度を高めるには、容器の構成成分であるニトロセルロースの割合を減らして樹脂量を増すか、容器の密度あるいは厚みを増さなければならない。これらの操作はいずれも容器の焼尽性を低下させるので、燃焼残さが発生し易いという問題があった。
なお、特許文献３には、特許文献１に開示の発射装薬の場合、特許文献２のプラグ型連結部材を使用して結合した場合のいずれにおいても、単位装薬の一斉着火が困難である旨記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−３１２７６号公報（第１頁〜第２頁、第１図）
【特許文献２】ドイツ特許第３７３７７０４号明細書（第１頁）
【特許文献３】特開平５−１１８７９３号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、手動装填であっても、自動装填であっても焼尽性容器の強度を向上させることなしに、弾丸と同時に装填可能な発射装薬を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１は、複数の単位装薬と、該複数の単位装薬の一方端面側に配置された基底装薬と、他方端面側に配置されたキャップと、複数の点火孔を有する筒状の支持体とからなる発射装薬であって、単位装薬は焼尽性容器中に発射薬を収容したものであり、基底装薬は金属薬莢内の焼尽性容器中に発射薬を収容したものであり、支持体は点火手段を内蔵し、かつ該キャップ、複数の単位装薬および基底装薬を連通するように設けられてなる発射装薬であり、第２の発明は前記点火孔の間隔が単位装薬の長さより短い発射装薬であり、第３の発明は前記複数の単位装薬を構成する各単位装薬の形状および重量がほぼ同一である発射装薬であり、第４の発明は前記基底装薬内の発射薬の燃焼速度が、単位装薬内の発射薬の燃焼速度より大である発射装薬であり、第５の発明は前記キャップが砲身焼食低減剤を含んでなる発射装薬であり、第６の発明は前記点火手段が点火薬による着火方式またはプラズマによる着火方式である発射装薬であり、第７の発明はトレー上に弾丸と前記発射装薬とを乗せ、移動手段により弾丸および発射装薬を同時に砲の薬室に装填する砲への装填方法であり、第８の発明は前記移動手段が装填用の押し棒である砲への装填方法であり、第９の発明は前記発射装薬を用い、支持体の点火孔の少なくとも１個以上が各単位装薬および基底装薬の中心軸側に配置されていることによる点火の安定化方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発射装薬は、特定の支持体とその両端に配置された金属薬莢とキャップとによって、砲への装填時、複数の単位装薬に負荷がかからない構成としているために、手動装填であっても、自動装填であっても焼尽性容器の機械的強度を向上させなくても弾丸と同時装填できる発射装薬である。
また支持体の点火孔の間隔を発射薬の長さ（支持体を通す方向）より短くすることにより各発射薬への一斉着火が可能となって、すなわち安定な着火が可能となり、砲内に差圧が生じない。
また支持体とその点火孔の作用により、単位装薬と単位装薬の間に間隙や空隙が生じても砲内に差圧が生じない。
またキャップに砲身焼食低減剤を含ませておけば、砲身焼食燃焼も低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の各態様について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の発射装薬の一実施態様を示す断面図であり、発射装薬１は複数（この場合は６個）の単位装薬２と、基底装薬４と、キャップ６と、支持体９とからなっている。
そして複数の単位装薬の一方端面３側に基底装薬４が配置され、他方端面５側にはキャップ６が配置されている。
さらに複数の点火孔８を有する筒状の支持体９がキャップ、複数の単位装薬および基底装薬をそれぞれの中心部で連通するように配置されている。
【００１１】
前記単位装薬２は、焼尽性容器１２ａとその中に収容された発射薬１０とからなり、中心軸上に支持体を貫通させる空洞を有するものである。
前記発射薬１０の種類は、要求性能に応じて決められるが、例えば、シングルベース、ダブルベース、トリプルベース、およびこれらにさらにシクロトリメチレントリニトラミンまたはシクロテトラメチレンテトラニトラミンを加えた発射薬が使用される。
また、衝撃感度などを低下させて安全性を向上させた発射薬として知られている低脆弱性（ＬＯＶＡ）発射薬を使用することもできる。
発射薬の形状についても要求性能に応じて適宜使いわけられるが、例えば、粒状、柱状、ロゼッタ状、単孔管状、そして７孔管状、１９孔管状などの多孔を有する形状のものが挙げられ、これらを組み合わせて用いられる。
発射薬の量も、要求性能に応じて適宜決められる。
【００１２】
また発射薬１０を収容する焼尽性容器１２ａは、射撃後は焼尽する材質からなり、通常は主成分がニトロセルロース、パルプおよびバインダーとしての合成樹脂からなるものである。ニトロセルロースの窒素含有量は通常１２．０〜１３．４％程度のものが用いられる。
また砲への装填時に焼尽性容器の端面に負荷が集中することから、図１に示されるような端面形状としている。また各単位装薬の形状と重量が同じであるものは装填時の方向性を無視できる点で好ましい。
なお、本発明においては、焼尽性容器の端面を雄型または雌型として単位装薬同士を結合できるようにしてもよいが、容器の厚さや密度を均一にするために製造上の条件が厳しくなる傾向にある。
【００１３】
本発明において、基底装薬４は金属薬莢１１とその金属薬莢内に納められた焼尽性容器１２ｂとその焼尽性容器内に収容された発射薬１４とからなり、単位装薬と同様に中心軸上に支持体を貫通させる空洞を有する構造である。
ここで用いられる焼尽性容器１２ｂの材質は、前記単位装薬２に用いたものと同じものを使用することが製造性の観点から好ましい。また発射薬１４についても、前記発射薬１０と同じの種類、形状のものが通常使用される。
但し、短射程の場合、すなわち用いる単位装薬の個数が少ない場合には、弾丸の飛翔安定性を向上させるために、前記単位装薬の燃焼速度より速い発射薬を用いる方が好ましい。
【００１４】
次に、複数の単位装薬の他方端面側、すなわち弾丸側に配置されるキャップ６を説明する。これは発射装薬と弾丸とを砲の薬室内に同時装填する際に、発射装薬を損わないようにする目的で使用される。即ち、移動手段、例えば装填用の押し棒などを用いて装填する時、発射装薬に弾丸の荷重が直接かからないようにしている。
【００１５】
キャップの材質は、一般的な樹脂が用いられる。しかしながら、燃焼が完結せずに砲外に排出された場合を考慮すると、耐環境性の点から生分解性樹脂が好ましい。
具体的には、例えば、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリビニルアルコール、ポリ（ブチレンサクシネート／アジペート）、ポリ（ブチレンサクシネート／カーボネート）、ポリエチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／テレフタレート）、ポリ（ブチレンアジペート／テレフタレート）などの化学合成系高分子物質や、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシブチレートバレレートなどの微生物産生系高分子物質や、修飾澱粉、酢酸セルロース、澱粉／化学合成系ポリマーのブレンド、キトサン／セルロース／澱粉などの天然物系高分子物質が挙げられる。
【００１６】
キャップの厚さは、キャップの材質、発射装薬や弾丸の重さなどを考慮して適宜決められる。
また、キャップ中に砲身焼食低減剤、例えば、酸化チタン・ワックス混合物を含ませることによって、発射薬燃焼時の砲身焼食を低減させる効果が得られる。ここで、含ませるとは、キャップを構成する樹脂中に砲身焼食低減剤を混ぜたり、含浸させたり、あるいは樹脂層と砲身焼食低減剤層とからなる複合構造体とするなどを含めた意味である。
【００１７】
次に、支持体９について説明する。
これは複数の点火孔８を有する筒状の構造体の内部全体に点火薬１３が充填され、そして金属薬莢側にトリガーの役割を果たす着火手段、例えば、撃発火管（図では省略されている。）が内蔵されている。
前記キャップ、複数の単位装薬および基底装薬を、それぞれの中心軸上で連通させた状態で支持体を使用することにより、砲の薬室内に発射装薬と弾丸とを同時装填する際に、発射装薬に装填時の負荷が部分的にかからないようにし、さらに発射薬の一斉着火を確実にできる。
特に単位装薬の装填個数が少ない場合、すなわち短射程の場合に、単位装薬間に隙間や空隙が生じても砲内に差圧が発生しないようにできる。
なお、支持体とキャップとの連結、そして支持体と金属薬莢との連結はネジ込み方式や嵌め込み方式などの通常の連結方式である。
【００１８】
支持体には全長にわたって複数の点火孔が設けられており、その設定位置は火炎がほぼ平均化するように設けることが好ましい。
また点火孔の間隔は、少なくとも単位装薬の長さ（支持体を通す方向）より短いことが好ましい。なぜなら、前記のように単位装薬間に隙間や空隙ができても、各単位装薬のどこかに必ず点火孔が配置されているので、各単位装薬の同時一斉着火を可能にし、差圧の発生を防ぐことができるからである。
点火孔の具体的な間隔や個数は、要求性能によって、変化させることができる。
なお、本発明でいう点火孔の形状は、円形だけでなく、楕円形でも、スリット状でもよく、発射薬に着火できる形状を意味している。
この支持体を構成する筒状支持体の材質は、例えば、鉄、ステンレス、銅、アルミ、アルミ合金などの金属、または焼尽性材料である。焼尽性材料を用いた場合にはその機械的強度を充分に配慮する必要がある。
【００１９】
前記点火薬としては、例えば、黒色火薬、ベナイトストランド、ホウ素と硝石との混合物、黒色火薬成分をニトロセルロースによって成形した化合物、多孔質またはフレーク状のシングルベース系発射薬、およびこれらの組み合わせたものが用いられる。またその使用量は発射薬への着火性など、要求される性能により適宜決められる。
【００２０】
以上点火手段として点火薬を用いる手段を説明したが、発射薬を確実に着火させる手段であれば他の手段でも良い。例えば、プラズマによる着火方式である。
これは、例えば特開２００２−１５１９８号公報に開示のような高圧用長手電極と低圧用長手電極とからなるレール電極の間に金属箔または金属細線を配置したもので、電極への通電により金属箔または金属細線が溶融しアーク放電によってプラズマを発生させるものである。この方式では、支持体の材質として、絶縁材を選ぶか、導電性材料であればその絶縁対策が必要になる。
【実施例】
【００２１】
以下、図面に示す実施態様に基づいて、本発明を具体的に説明する。
実施例１
次の方法で本発明の発射装薬を製造した。
ニトロセルロース７０重量部、クラフトパルプ２０重量部、スチレン―ブタジエン共重合体９重量部および安定剤１重量部を水中に分散、混合したスラリーを吸引して粗成形物とし、次いでこの粗成形物を金型で圧搾成形して図３に示す容器１９と蓋２０とをそれぞれ７個づつ得た。
なお、容器１９と蓋２０とを接着したとき、点火通路２１となる空洞部が形成されるように設計されており、外径が１５５ｍｍ、空洞部分の内径が３０ｍｍ、長さが１８０ｍｍ、全体の厚さが約２ｍｍである。
【００２２】
この中にガス発生速度（装填密度：０．１ｇ／ｃｃ）が２０ＭＰａ／ｍｓであるシングルベース系の発射薬１ｋｇを装填し、蓋と容器とを接着することにより単位装薬を６個製造した。
同様にガス発生速度（装填密度：０．１ｇ／ｃｃ）が５ＭＰａ／ｍｓであるトリプルベース系の発射薬１３ｋｇを装填して蓋を接着し、それを金属薬莢に収容して基底装薬を得た。
【００２３】
次に、外径が３０ｍｍ、長さが１３０ｃｍ、点火孔（形状：円形状、直径：６ｍｍ、孔間隔：９０ｍｍ、上から２ｃｍ下から２ｃｍの間に等間隔に１４個）を有するステンレス製の支持体用の筒体（厚さ：１．５ｍｍ）を準備した。
次いでこの筒体に外径が２ｍｍ、長さが１２０ｃｍのベナイトストランド系点火薬４５ｇを入れ、そして撃発火管を内蔵させた支持体を準備した。
【００２４】
一方、ポリカプロラクトン系の生分解性樹脂（ダイセル化学工業（株）製、商品名：セルグリーンＰＨ）４００ｇに酸化チタン・ワックス混合物２００ｇを混合し、そしてキャップ（外径：１００ｍｍ、厚さ：５０ｍｍ）に成形した。
次いで、前記支持体を６個の単位装薬の空洞に通した後、基底装薬の金属薬莢およびキャップに対して嵌め込み方式で両方を固定することにより、図１に示す本発明の発射装薬を製造した。
【００２５】
この発射装薬を用いて、図２に示すようにトレー１５に乗せ、そしてキャップ６側に模擬弾丸１８（質量が４５ｋｇ）を乗せた後、装填用の押し棒１７を用いて基底装薬４側から押すことによりアクリル製の模擬砲１６内に装填した。装填後においても発射装薬に破損などの異常は全く観察されなかった。
なお、図２中、１は発射装薬を、２は単位装薬を、９は支持体をそれぞれ示している。
【００２６】
比較例１
実施例１と同様にして製造した単位装薬の中心軸７側に点火薬２８を配置して図８に示される単位装薬２６を７個製造した。その中の１個を金属薬莢内に入れて基底装薬を得た。
支持体とキャップを用いずに、この発射装薬のみを用いて、実施例１と同様の装填試験を行った。その結果、弾丸側の１個の一方端面がへこみ、さらに全ての単位装薬の蓋が容器にめり込むといった破損が観察された。
【００２７】
実施例２
実施例１と同様にして製造した発射装薬１、支持体９およびキャップ６を用いて図４に示すような配置、即ち、単位装薬間に空間２２を設けて、口径１５５ｍｍの短砲身を用いた燃焼試験を行って、砲内の後方部分の圧力（Ｐ１）と前方部分の圧力（Ｐ２）とを測定し、その差圧（Ｐ１−Ｐ２）を求めた。
図６に砲内の後方部分の圧力（Ｐ１）の時間に対する変化曲線（３１ａ）、前方部分の圧力（Ｐ２）の時間に対する変化曲線（３２ａ）および差圧（Ｐ１−Ｐ２）の時間に対する変化曲線（３３ａ）を示した。
これから着火遅れがほとんどなく、かつ圧力曲線が重なるため、差圧（Ｐ１−Ｐ２）の時間に対する変化曲線（３３ａ）はほとんどフラットであった。
なお、図４中、４は基底装薬を、１５はトレーを、１８は模擬弾丸をそれぞれ示している。
【００２８】
比較例２
比較例１と同様にして製造した発射装薬を用いて、図５に示すような配置で、実施例２に準じて燃焼試験を行った。その結果、図７に示すような時間に対する圧力の変化曲線が得られた。
後方部分の圧力の時間に対する変化曲線（３１ｂ）と前方部分の圧力の時間に対する変化曲線（３２ｂ）のずれが大きいため、差圧の時間に対する変化曲線（３３ｂ）は大きく変動している。
なお、図５中、１５はトレーを、１８は模擬弾丸を、２２は空間を、２４は単位装薬を、２３は点火薬を、２５は基底装薬をそれぞれ示している。
【００２９】
以上の実施例および比較例から明らかなように、本発明では発射装薬および弾丸を砲に同時装填が可能であるのに対し、従来の発射装薬では焼尽性容器が破損するため、同時装填は困難であることが明らかとなった。
また単位装薬間に空間がある場合、本発明では、予想どおりの正常な燃焼挙動が得られているのに対し、従来の発射装薬では燃焼挙動に変化が見られ、一斉着火が完全に行われていないことが裏付けられた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の発射装薬の一実施態様を示す断面図である。
【図２】本発明の装填方法の一実施態様を示す説明図である。
【図３】本発明に用いる焼尽性容器の一例を示す断面図である。
【図４】実施例２で用いた発射装薬と弾丸との関係を示す説明図である。
【図５】比較例２で用いた発射装薬と弾丸との関係を示す説明図である。
【図６】実施例２における時間に対する圧力の変化曲線を示す概念的な説明図である。
【図７】比較例２における時間に対する圧力の変化曲線を示す概念的な説明図である。
【図８】従来の単位装薬（比較例１）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：発射装薬、２：単位装薬、３：一方端面、４：基底装薬、５他方端面、６：キャップ、７：中心軸、８：点火孔、９：支持体、１０：発射薬、  １１：金属薬莢、１２ａ：焼尽性容器、１２ｂ：焼尽性容器、１３：点火薬、１４：発射薬、１５：トレー、１６：模擬砲、１７：押し棒、１８：模擬弾丸、１９：容器、２０：蓋、２１：点火通路、２２：空間、２３：点火薬、２４：単位装薬、２５：基底装薬、２６：単位装薬、２７：焼尽性容器、２８：点火薬、２９：発射薬、３０：点火通路、３１ａ：砲内後方部分の圧力の時間に対する変化曲線、３１ｂ：砲内後方部分の圧力の時間に対する変化曲線、３２ａ：砲内前方部分の圧力の時間に対する変化曲線、３２ｂ：砲内前方部分の圧力の時間に対する変化曲線、３３ａ：砲内後方部分と砲内前方部分の差圧の時間に対する変化曲線、３３ｂ：砲内後方部分と砲内前方部分の差圧の時間に対する変化曲線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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